引言

近年來,廣東省率先加快城市化建設(shè),城市防洪排澇站也跟著如雨后春筍般建設(shè)起來,在中型排澇泵站的建設(shè)中,排澇機(jī)組中的電動(dòng)機(jī)冷卻大都采用空氣冷卻,即管道通風(fēng)冷卻,電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管之間采用薄鋼板法蘭連接,屬于剛性連接,機(jī)組運(yùn)行噪聲相對(duì)較大。在排澇泵站的日常運(yùn)行管理過程中,我中心根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及機(jī)電相關(guān)理論,通過對(duì)排澇泵站機(jī)組中電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管之間的連接方式進(jìn)行改造,來降低排澇機(jī)組運(yùn)行噪聲,效果非常明顯。

本文將對(duì)此方法進(jìn)行總結(jié),展示給廣大讀者,希望惠及更多排澇泵站建設(shè)單位及電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)廠家,便于在以后的排澇泵站建設(shè)過程中從根源處降低排澇機(jī)組運(yùn)行噪聲。

1風(fēng)門坳排澇泵站簡(jiǎn)介

我中心風(fēng)門坳排澇泵站裝機(jī)容量為4110kw,設(shè)計(jì)流量為48m3/s,為中型排澇泵站,該站安裝4臺(tái)立式軸流泵,配套10kV同步電動(dòng)機(jī),水泵型號(hào)為1900ZLB-4-3.3,配套同步電動(dòng)機(jī)型號(hào)為TL1000-28/2150。原設(shè)計(jì)排澇泵站機(jī)組電動(dòng)機(jī)冷卻方式為半管道通風(fēng),電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管采用薄鋼板法蘭連接,風(fēng)管材質(zhì)為不銹鋼板,屬于剛性連接。在廣東排澇泵站建設(shè)中,中型立式機(jī)組大多采用空氣冷卻,并且電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管之間采用剛性連接方式,機(jī)組在運(yùn)行中噪聲相對(duì)較大。風(fēng)門坳排澇泵站于2008年7月投入運(yùn)行,至2020年已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行12年。由于機(jī)組平時(shí)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)且廣東天氣比較濕潤(rùn),電動(dòng)機(jī)繞組絕緣老化嚴(yán)重,在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)定子繞組絕緣值大幅度降低。按文獻(xiàn)中要求,電動(dòng)機(jī)的定子絕緣值必須大于1MQ/kV的標(biāo)準(zhǔn)。在測(cè)量中發(fā)現(xiàn)部分電動(dòng)機(jī)定子繞組絕緣值甚至低于10MQ,小于每1MQ/kV的要求,按照機(jī)組運(yùn)行規(guī)程必須停機(jī)檢修。

為了保證機(jī)組汛期的安全可靠運(yùn)行,正常發(fā)揮排澇作用,風(fēng)門坳排澇泵站人員多次對(duì)3#機(jī)組電動(dòng)機(jī)定子繞組進(jìn)行烘干處理,處理過后電子繞組絕緣值提升效果并不明顯,并且過段時(shí)間又會(huì)降低到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以下。我中心組織專業(yè)技術(shù)人員及相關(guān)專家在風(fēng)門坳排澇泵站進(jìn)行綜合評(píng)估后,決定對(duì)風(fēng)門坳排澇泵站4臺(tái)排澇機(jī)組電動(dòng)機(jī)的定子繞組進(jìn)行更換。我單位組織力量按照要求更換完電動(dòng)機(jī)定子繞組后,按照文獻(xiàn)、文獻(xiàn)等相關(guān)規(guī)范進(jìn)行試運(yùn)行及驗(yàn)收工作。更換電機(jī)定子繞組后,電機(jī)定子絕緣值達(dá)到了規(guī)范要求。2020年10月20日,在機(jī)組試運(yùn)行過程中,對(duì)3#機(jī)組進(jìn)水方向、出水方向及垂直進(jìn)出水方向的A、B、C、D四個(gè)位置運(yùn)行噪聲進(jìn)行了測(cè)量,3#機(jī)組運(yùn)行噪聲超過標(biāo)準(zhǔn),不能正常驗(yàn)收。因此,須尋找降低機(jī)組運(yùn)行噪聲的方法,盡早解決問題,保證機(jī)組正常運(yùn)行,通過檢修后的驗(yàn)收工作。

下面介紹解決噪聲問題的過程。

2更換電機(jī)定子繞組前后的噪聲測(cè)量

風(fēng)門坳排澇泵站3#機(jī)組更換電機(jī)定子繞組前后,技術(shù)人員均對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了運(yùn)行噪聲測(cè)量并記錄,測(cè)量數(shù)據(jù)如表1所示。

文獻(xiàn)規(guī)定作業(yè)場(chǎng)所和生產(chǎn)設(shè)備房間噪聲限制值為85dB,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定,噪聲值超過規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。大修后3#機(jī)組試運(yùn)行時(shí)發(fā)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)測(cè)溫表顯示瓦溫過高,經(jīng)過分析商討后,決定適當(dāng)放寬軸瓦間隙來達(dá)到降低運(yùn)行瓦溫的目的。調(diào)整軸瓦間隙后上導(dǎo)軸瓦溫滿足了要求,并且不再升高。調(diào)整軸瓦間隙后再次測(cè)量3#機(jī)組的噪聲值,如表2所示。

由于噪聲值超過標(biāo)準(zhǔn),驗(yàn)收無法通過,下面就噪聲產(chǎn)生原因進(jìn)行分析。

3機(jī)組運(yùn)行噪聲原因分析

機(jī)組運(yùn)行噪聲超標(biāo)后,對(duì)產(chǎn)生機(jī)組噪聲的原因進(jìn)行了分析。從上述測(cè)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)得出,機(jī)組大修后噪聲指標(biāo)有一些改善,但調(diào)瓦后噪聲指標(biāo)又有所增大,造成此現(xiàn)象的原因可能有以下幾個(gè)方面。

3.1流道較差

本次機(jī)組測(cè)試時(shí)水泵排水為循環(huán)來水,內(nèi)河道來水量不能滿足機(jī)組試運(yùn)行所需要的抽排水量,為了補(bǔ)給前池來水,采用打開自流閘門從外江引水進(jìn)入內(nèi)河,來補(bǔ)充機(jī)組前池進(jìn)水量。而大修前機(jī)組測(cè)試時(shí)水泵為正常排水,大修后機(jī)組運(yùn)行工況發(fā)生了變化,由于前池來水不均勻,機(jī)組運(yùn)行噪聲加大。

3.2軸瓦間隙加大

由于水泵基礎(chǔ)嚴(yán)重下沉,而水泵拆分后進(jìn)行大調(diào)整又不具備條件,只能調(diào)整電機(jī)來配合水泵,同時(shí)通過調(diào)整軸瓦與主軸的間隙來改善瓦溫較高的情形。目前,軸瓦運(yùn)行溫度較好,滿足規(guī)范要求,對(duì)機(jī)組安全可靠運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。但由于軸瓦與主軸的間隙增大,電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間的氣隙在機(jī)組運(yùn)行時(shí)變化幅值增大,而較大的電氣間隙不均勻變化也會(huì)引起機(jī)組噪聲增大。

3.3電機(jī)設(shè)備與風(fēng)管之間采用剛性連接

近年來,廣東省在排澇泵站建設(shè)中,中型立式機(jī)組電機(jī)的冷卻方式多采用空氣冷卻,即半管道通風(fēng)進(jìn)行風(fēng)冷。風(fēng)管和電機(jī)多采用鋼板法蘭連接,屬于剛性連接,我中心風(fēng)門坳排澇機(jī)組也是采用這種連接方式。風(fēng)管在機(jī)組運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲相對(duì)其他因素影響比較明顯,屬于泵房中產(chǎn)生噪聲的主要因素。根據(jù)通風(fēng)空調(diào)工程中的要求,設(shè)備與風(fēng)管采用柔性連接,可以明顯降低噪聲。那么,可以把該理論運(yùn)用到水利工程建設(shè)中來,在排澇泵站機(jī)電設(shè)備安裝時(shí),可以考慮在電機(jī)與風(fēng)管之間采取柔性連接來降低噪聲。

3.4水泵葉輪角度可能不一致

風(fēng)門坳排澇泵站機(jī)組雖為半調(diào)結(jié)構(gòu),但葉片安放角度可能存在些許偏差,對(duì)比各機(jī)組的運(yùn)行情況,3#水泵的葉輪角度可能對(duì)機(jī)組運(yùn)行有不利影響,機(jī)組運(yùn)行噪聲也相對(duì)較大,環(huán)境變化時(shí)機(jī)組噪聲幅值變化也更為明顯。

3.5原設(shè)計(jì)極槽選擇存在問題

28極電機(jī)屬于非標(biāo)產(chǎn)品,技術(shù)相對(duì)不是很成熟,近年來為追求泵組高效運(yùn)行才日漸被選用。從各廠家生產(chǎn)的28極電機(jī)的使用情況看,普遍存在電機(jī)噪聲偏大的情形,其中定子槽數(shù)采用168槽的電動(dòng)機(jī),其噪聲偏大情況更為突出。而本次改造的產(chǎn)品正好采用了該定子槽數(shù)設(shè)計(jì),故原設(shè)計(jì)極槽選擇是機(jī)組運(yùn)行噪聲偏大的主要元兇之一?？紤]到28極電機(jī)普遍存在電機(jī)噪聲偏大的情形,且改造產(chǎn)品受先天條件限制,即使更換鐵芯、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案也不能完全避免噪聲問題,故采用備選措施。

4對(duì)于機(jī)組噪聲過大采取的措施

根據(jù)以上分析對(duì)比,流道較差,屬于水工建筑物問題,在設(shè)計(jì)階段已經(jīng)定型,泵站一旦建成就很難改變,本次不再考慮:軸瓦間隙加大,主要是針對(duì)間隙較小時(shí)瓦溫增加過快采取的措施,因?yàn)檩S瓦按照規(guī)范也有標(biāo)準(zhǔn),不可隨意調(diào)整,風(fēng)門坳排澇泵站已經(jīng)在安裝精度范圍內(nèi)將軸瓦間隙放到最大,不能再次調(diào)整:水泵葉輪角度調(diào)整也相對(duì)比較困難,拆除工程量大,如果要調(diào)整葉片形狀,就得把葉片返回生產(chǎn)廠家進(jìn)行重新加工,需要工期相對(duì)較長(zhǎng),也暫不考慮:改變電機(jī)極槽,正如以上所說,難度大,且效果不會(huì)理想:而改變電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管之間的連接方式簡(jiǎn)單易行,并且可以顯著降低機(jī)組運(yùn)行噪聲。

在對(duì)產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行分析后,可以采取的所有整改措施中,便于操作可行的措施就是改變排風(fēng)管和電動(dòng)機(jī)的連接方式。這種方式也在通風(fēng)空調(diào)工程中已經(jīng)被驗(yàn)證,我們只要科學(xué)運(yùn)用即可,有理論支持。

4.1改造方案

第一步,將原有排風(fēng)管與電動(dòng)機(jī)的剛性連接段拆除,保證不影響原電動(dòng)機(jī)的安裝中心。第二步,把排風(fēng)管與電動(dòng)機(jī)連接段改成柔性連接。風(fēng)管采用密閉不漏風(fēng)不燃柔性材料,長(zhǎng)度250mm,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用壓板鉚接或者壓板法蘭連接,鉚接孔間距60~80mm。螺栓孔在固定螺栓前可以涂上密封膠,保證在螺栓固定后保持密閉。在風(fēng)管彎頭處可以設(shè)置導(dǎo)流片,以進(jìn)一步消除排風(fēng)管噪聲影響。改造后的效果如圖1所示。

圖1電機(jī)與風(fēng)管連接方式改造后

排風(fēng)管改造過程中,要注意在原排風(fēng)管拆除時(shí),不能影響電動(dòng)機(jī)的安裝精度及未拆除部分風(fēng)管的重心位置。改造完成后,柔性材料不能受機(jī)械外力的作用。4.2改造后的噪聲測(cè)試結(jié)果

2020年10月21日,按以上改造方法對(duì)我中心風(fēng)門坳排澇泵站3#機(jī)組進(jìn)行了改造處理;10月22日,3#機(jī)組改造完畢并試機(jī)運(yùn)行。改造后機(jī)組噪聲明顯有了改善,按照之前的噪聲測(cè)量方法,對(duì)3#機(jī)組四個(gè)位置的噪聲重新進(jìn)行測(cè)量,每個(gè)相同的測(cè)量位置噪聲均比原來降低了接近10dB,測(cè)量數(shù)據(jù)如表3所示。

從表3可以看出,機(jī)組運(yùn)行噪聲明顯降低,滿足了相關(guān)規(guī)范要求。改造后機(jī)組試運(yùn)行合格,測(cè)量并記錄相關(guān)數(shù)據(jù),按照規(guī)范要求對(duì)機(jī)組進(jìn)行了驗(yàn)收。

5結(jié)語

排澇泵站機(jī)組運(yùn)行噪聲過高,在排除其他降低噪聲的措施后,對(duì)機(jī)組電動(dòng)機(jī)與風(fēng)管的連接方式進(jìn)行改造,將原來的剛性連接改造為柔性連接,機(jī)組運(yùn)行噪聲明顯下降。這個(gè)方法在實(shí)踐中被驗(yàn)證認(rèn)可,并在新建改建排澇泵站過程中被推廣應(yīng)用,改造費(fèi)用相對(duì)較低,工期較短,噪聲降低非常明顯。

這個(gè)降低噪聲的方法簡(jiǎn)單,可操作性強(qiáng),有理論支持,便于在以后排澇泵站建設(shè)中推廣應(yīng)用,服務(wù)于社會(huì)。惠州市惠城區(qū)2021年改建的排沙河排澇泵站,采用四臺(tái)立式機(jī)組,電機(jī)單機(jī)容量1000kw,電機(jī)與風(fēng)管之間就應(yīng)用了柔性連接技術(shù),如圖2所示。

圖2惠城區(qū)改建成的排沙河排澇泵站

排沙河排澇泵站電機(jī)供貨商與風(fēng)門坳排澇泵站是同一個(gè),在風(fēng)門坳排澇泵站電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管改造后,機(jī)組運(yùn)行噪聲明顯降低,所以排沙河排澇泵站電動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)階段就將電動(dòng)機(jī)與排風(fēng)管連接方式設(shè)計(jì)為柔性連接,建成后噪聲參數(shù)明顯低于以往的剛性連接。